SCR（干法）-氨气为还原剂脱硝装置危害辨识及控制
摘 要：按照新的环境保护2014年9月中国石油乌鲁木齐石化公司化肥厂锅炉汽机车间SCR（干法）脱硝装置建成投产，新的危害同时也产生，根据生产过程和接触介质，结合生产实际情况，制定有效的发现方法，进行科学的分析，我们制定了相关的危害辨识、风险评价及控制措施。
关键词：SCR干法脱硝、危害辩识、风险评价及控制
前言
根据2014年4月24日，十二届全国人大常委会第八次会议表决通过了《环保法修订案》，规定新法于2015年1月1日施行。新《环保法》增添了多项内容，被称为“史上最严”一部“长牙齿”的法律。
我国的能源结构以燃煤为主，占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧，煤燃烧过程中产生严重污染。近期柴静的《穹顶之下》，之所以引起大家的共鸣，是因为我们都生活在一个地球上，但是我们呼吸着不一样的空气。煤炭燃烧产生大量烟气，燃烧排放的氮氧化物主要为NO，
平均约占95%，而NO2仅占5%左右。NOX是引起酸雨元凶之一，同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等，总之燃煤产生的烟气是造成生态环境破坏的最大污染源之一。
氮氧化物（NOx）的污染与危害：据相关资料介绍，NO能使人中枢神经麻痹并导致窒息死亡，NO2会造成哮喘和肺气肿，破坏人的心、肺、肝、肾及造血组织的功能丧失，其毒性比NO更强。无论是NO、NO2或N2O4还是N2O，在空气中的最高允许浓度均为5mg/m3（以NO2计）。
按照《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223－2011)，自2014年7月1日起，现有火力发电锅炉及燃气轮机组，开始执行污染物新排放限值，氮氧化物排放浓度控制在100毫克／立方米，
1 烟气脱硝装置简介
论政策脱硝装置。工程建设规模为 2×252500 Nm3/h煤锅炉烟气脱硝设施，正常工况下烟气处理量为420833.3Nm3/h。烟气脱硝设施的功能是将煤锅炉排放烟气中的NOx脱除，使其降低到规定的排放浓度。
SCR工艺系统由供氨系统、氨/空气喷雾系统、催化反应器系统、烟气管道与控制系统等组成。低NOx燃烧技术+选择性氨气催化还原技术（SCR）”
2 工艺原理
SCR（选择性还原）干法-氨气为还原剂脱硝，是烟气脱硝的主要技术之一，具有脱硝效率高、工艺相对简单、设备体积小、装置占地面积小、脱硝效率高，氨逃逸和SO2/SO3转化率低等优点。是近年在燃煤锅炉普遍采用的烟气脱硝技术，化肥厂具有自身产氨的先天条件，更具有独特的优势。
省煤器出口烟气（350℃以上）与喷氨格栅喷出的稀释氨均匀混合，经过垂直直管段的静态混合，以及转弯处的管道导流板后进入到SCR反应器，反应器顶部安装有整流格栅，烟气均匀地进入催化剂床层。
SCR反应器采用出口NOx定值控制。反应器进出口设置NOx浓度在线检测仪、流量计，根据入口NOx实际测量值以及出口NOx设定值计算出脱硝效率和摩尔比，控制氨的喷射，从而有效地控制脱硝系统，保证出口NOx稳定在设定值上。
SCR催化剂床层设置压差变送器，当压差达到设定值时，进行声波吹灰。声波吹灰器由其配备的膜片式两位两通电磁阀控制。电磁阀电压220VAC，单线圈膜片式两位两通电磁阀。
每个反应器每层安装2个声波吹灰器，布置在同侧。每台声波吹灰器单独依次发声，吹灰半径4~8米，对反应器相应位置的催化剂进行清灰。同时在上管空预器处设置有蒸汽吹灰器，汽源由锅炉S38减压的1.5MPa蒸汽提供，中控设置有吹灰启动按钮，由自动控制系统控制。
同时在两台锅炉从二次风系统中，抽出部分空气，用于低氮燃烧器系统，低氮燃烧器使燃料和空气分级送入燃烧设备，降低初始燃烧区域内的氧浓度，从而也相应的降低火焰峰值温度，达到了较少NOx 的形成目的。燃烧器喷口四周的平衡周界风，延迟一二次风的混合，这些区域可以进一步阻止燃料中的N 形成NOx。使火焰最高温度被降低，从而减少了
热力型NO 的形成。使煤粉流中心形成一个较大欠氧燃烧的火焰，使初始燃烧的NOx 生成率更低，同时风包粉的煤粉流使切圆燃烧的煤粉远离炉膛四壁避免结渣。煤在低氧区挥发，迫使燃料里的氮形成N2 而不是NO。在进入锅炉对流区之前，缺氧燃烧产生的烟气再与燃烬风系统产生的高动量的气流在炉膛上部混合，使燃料完全燃烧。
3 生产过程中主要职业危险，危害因素分析
本工程中使用的钒化铁基催化剂，SCR烟气脱硝系统以氨作为还原介质，还原剂氨气的用量一般根据设计的脱硝效率来确定，通过设定的NH3和NOx摩尔比来控制。
浓度5%的氨水来自燃除车间配氨站，为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，设计按照氨浓度小于5％、以脱硝所需最大供氨量为基准（即脱硝效率为90％时）设计氨稀释风机及氨/空气混合系统。两台锅炉脱硝系统设有2套完整的氨喷射系统，保证氨气和烟气在进入SCR反应器本体之前混合均匀。混合后的气体经过涡流混合器入口手动调节阀的调节后均匀喷入到反应器入口烟道，和烟气中的NOX均匀混合。设计稀释风机，一方面为了保证氨/空气混合均匀，但是最重要是始终保证氨气浓度在爆炸下限内。 氨气的毒性。氨水低浓度氨对粘膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解坏死。液氨具有爆
炸、燃烧危险性。液氨的蒸气与空气混合物爆炸极限16～25%(最易引燃浓度17%)。液氨遇热、明火，难以点燃而危险性较低，但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸，如有油类或其它可燃性物质存在，则危险性更高。
SCR催化剂基材：TiO2，催化剂组成：V2O5（五氧化二钒） 、WO3（三氧化钨）。V2O5（五氧化二钒）CAS号：1314-62-1为强氧化剂，对呼吸系统和皮肤星空的旋律有损害作用。急性中毒：可引起鼻、咽、肺部刺激症状，接触者出现眼烧灼感、流泪、咽痒、干咳、胸闷、全身不适、倦怠等表现，重者出现支气管炎或支气管肺炎。皮肤高浓度接触可致皮炎，剧烈瘙痒。慢性中毒：长期接触可引起慢性支气管炎、肾损害、视力障碍等。燃爆危险：该品不燃，剧毒。系统具有高温的工艺过程，其烟气温度在300℃以上，同时催化剂含有剧毒的成分V2O5含量（0～2%）。
4 主要危害因素评价法
4.1 是非判断法
只要属于下列情况之一的环境行为，均可直接判为重大环境因素：
（1） 原材料、能源消耗超过工艺设计定额的；
（2） 单产物耗能水平超过同行业平均水平的，或超过本公司原有水平的；
三天打鱼两天晒网的意思（3） 相关方有合理抱怨或要求的；
（4） 稀有贵重金属和其他物质可回收或可再利用而没有执行的；
（5） 产品中的环境指标不符合设计或规定要求的；
（6） 各类环保装置或其它装置停用或曾发生事故的。
（7） 固体废弃物无安全运输方式、无专门的处置场所，处置场所若有泄漏，对周围环境会产生污染。
4.2 打分评价法
是从发生的可能性和影响的严重性两方面考虑，分别对发生的可能性和影响的严重性两方面，设置适当的若干评价基础上进行评分，二者分数相乘的得分即是环境影响的分数，分数越高，环境影响严重程度越大。
4.3 专家判断法
利用专家的知识和经验进行分析判断；
4.4 水平对比法
同类行业、同类部门间以及与国家规定值的水平对比；
5 生产过程中主要危害因素
生产过程中的主要危害因素包括以下：1、人的因素；2、催化剂更换检查过程的泄露；3、泄露的氨水；4、声波吹灰器噪音；5、保温的石棉；6、更换的机油；见下表
主要危险因素表
序号 | 岗位 | 活动产品 | 环境因素 | 环境影响 | 原有措施 | 拟采取措施 | 备注 | ||
运行控制 | 实施 检测 | 应急措施 | |||||||
1 | 全 装置 | 员工的作业 | 人的误操作 | 挑三拣四的意思事故危害 | 按照操作规程作业 | 重大操作前的安全喊话，作业时严格执行作业票 | 定期考核 | 见应急预案 | |
2 | SCR系统 | 催化剂装填 | 危险化学品 | 人身伤害 | 按照作业指导书作业 | 见环境管理规程 | 专项作业预案 | 及时调整工艺 | 车间 级重大 |
3 | 全 装置 | 氨气的使用 | 泄露的氨气 | 环境污染 | 定期监测，巡检 | 见环境管理规程 | 24小时监测 | 见应急预案 | |
4 | SCR系统 | 员工现场巡检 | 声波吹灰器噪音 | 人员伤害 | 写鬼写妖高人一等 个人防护 | 加装消音设施 | 或许改变 | ||
5 | 脱硝 装置 | 设备等的维护 | 保温的石棉 | 危险废弃物污染 | 定期巡检 | 见车间环境管理规程 | 周检 | 见应急预案 | |
6 | 脱硝装置 | 装置出口工艺指标 | 环境污染 | 调整工艺 | |||||
7 | 全 装置 | 机泵的维护 | 更换的机油 | 危险废弃物污染 | 指定地方收集存放，专人负责 | 见车间环境管理规程 | 周检 | 见应急预案 | |
6 风险防范对策
6.1 人因素的防范
在作业现场，人的因素是第一位的，首先要从每一个员工的入手，提高岗位员工安全责任心。其次，从技术培训抓起，坚持每班一题的技术练兵和培训，从实际行动上杜绝违章现象。对重大工艺变动坚持工艺交底制度，使好的制度措施严格执行和落实，作业时严格执行作业票。最后，坚持重大作业前的安全喊话制度，使作业人员在作业前，对可能的风险有预见和措施。
6.2 催化剂的防范
SCR（选择性还原）干法-氨气为还原剂的脱硝技术，结合化肥厂工艺特点，技术是可靠的，脱硝效率可以达到95%以上，是完全可以保证的。对催化剂中的V2O5（五氧化二钒），虽然是危险化学品，但是正常生产过程中，催化剂处于全密封状态，无法对人员造成危害，主要是在装填和检查过程中，挥发的催化剂能够对人员造成危害，因此车间对催化剂的装填和检查作业，要制定专项作业指导书，做好对人员的防护，对废弃的催化剂按照，危险化学品规范集中专业处置，杜绝对环境的污染和破坏。
6.3 氨水及氨气泄漏的防范
首先从工艺上控制氨水的泄露，严加密闭，氨水的储藏采用压力罐，符合国家压力容器规范，定期检测，容器上装有安全装置等设施。对氨气可能的爆炸的安全防护，主要利用稀释风机，利用稀释风保证气氨任何时间保持在爆炸范围外，特别是在爆炸下线以下。除采取上述工艺措施外，工艺采用定期巡检制，从另一方面及时发现设备设施的缺陷和问题，及时消除和处理。
对于可能出现的氨水泄漏也制定了严格的应急处理措施：
1） 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即隔离150m，严格限制出入。切断附近火源。车间应急处理人员戴正压式呼吸器，尽可能切断泄漏源。
2） 当发现空气中浓度超标时，人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩)，迅速撤离现场。抢救时必须佩戴空气呼吸器。戴化学安全防护眼镜进行眼睛防护。穿防静电工作服进行身体防护，戴橡胶手套进行手部防护。
6.4 噪音的防范
脱硝系统的声波吹灰器，会产生较大的噪声，同时每套装置4台吹灰器，连续不停的工作，对人员产生较大的影响。为了减轻噪声对工人身体健康造成的影响，在设备订货时，要根据《工业企业噪声卫生标准》向厂家提出限制设备噪声的要求将设备噪声控制在允许的范围之内。任何噪声高于85dB（A）的设备，均需采取设备基础和进出口管道减振措施，加装消音设施，将噪声控制在低于85dB（A）的水平。
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